场与原子相互作用过程中的量子特性控制问题的研究

论文摘要

量子纠缠是量子力学中最显著的特征之一，是一种重要的信息资源；它在量子隐形传态，量子编码及量子纠错，量子计算中具有重要的应用价值。尤其是多粒子纠缠在量子态工程中发挥了更重要的作用。腔量子电动力学（腔QED）主要研究原子与量子化光场的相互作用，对其研究能够揭示特殊条件下光和原子相互作用丰富的非经典效应及其内在的本质。随着腔QED实验的进展，腔QED方案成为量子信息处理最有前途的理论方案之一。本文主要就非定域纠缠体系经腔QED演化后，对其量子特性的远程调控问题做了一些研究，论文的主要内容包括下面三部分：1．首先介绍了量子纠缠的概念及其三粒子最大纠缠态的有关知识，还介绍了与光场作用的原子行为的非经典效应；其次，介绍了量子熵的定义和利用部分转置矩阵负本征值来进行量子纠缠态度量的方法。2．考虑将双模纠缠相干光场的两模场同时分别注入两个腔中，初态处于W态的三体纠缠二能级原子中的两个分别在这两个腔内，并且都与光场发生共振相互作用。经腔QED演化之后，对纠缠相干光场进行光子探测和对纠缠原子进行选择性测量，通过操纵相互作用的时间和光场的参数可控制W态中处于腔外的第三个原子的非经典效应，如粒子数布居差的崩塌-回复现象和偶极压缩现象，从而实现了更强地远程控制原子的非经典特性。3．一对纠缠的二能级原子之一与单模腔场发生双光子共振相互作用，经腔QED演化后，对腔场进行光子探测，通过操纵相互作用的时间和光场参数以及初态两纠缠原子的纠缠度，可远程调控腔外原子表现出更强的非经典效应，如原子的偶极压缩；同时使用相同的方法对远程控制的信道-原子间的纠缠演化也进行了控制，从而更有效地实现对原子量子特性的控制。并且发现原子的压缩和原子间的纠缠存在一定的对应关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 量子光学和量子纠缠简介
• 1.2 J——C模型的介绍
• 1.3 与光场作用原子行为的量子特性
• 1.4 量子信息熵和纠缠度量
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 W态纠缠实现双腔远程控制原子的非经典特性
• 2.1 引言
• 2.2 理论模型与计算公式
• 2.3 原子C布居差的演化特性
• 2.4 原子C的偶极压缩效应
• 2.5 结论
• 第三章 双光子J-C模型实现非定域双原子系统量子特性的远程控制
• 3.1 引言
• 3.2 理论模型及其波函数
• 3.3 原子A的偶极压缩效应
• 3.4 原子A、B之间的纠缠演化特性
• 3.5 结论
• 全文总结
• 参考文献
• 读硕士研究生期间发表或完成的论文
• 致谢